PT696560E - Processo para a preparacao de materiais ceramicos partindo de residuos de asbesto e materiais ceramicos assim obtidos - Google Patents
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Description
84 802
ÈP 0 696 560 / PT
DESCRICAO “Processo para a preparação de materiais cerâmicos partindo de resíduos de asbesto e materiais cerâmicos assim obtidos” 1. Campo do invento O presente invento refere-se a um processo que permite a preparação de materiais cerâmicos possuindo propriedades particulares, partindo de resíduos de asbesto e aos materiais cerâmicos assim obtidos. 2. Estado da arte e sumário do invento É definido como amianto ou asbesto qualquer mineral que, quando processado de modo adequado, dá origem a fibras que podem ser fiadas e são termo-resistentes, esta definição aplica-se principalmente a seis minerais diferentes: crisótilo e cinco anfíbolos: crocidolite, amosite, antofilite, tremolite e actinolite ( os dois primeiros são nomes comuns que se referem respectivamente às misturas de anfíbolos de riebekite-glaucofano e de cummingtonite e grunerite). O crisótilo é de longe o asbesto mais utilizado no mundo: isoladamente representa 93% de todo o asbesto utilizado. O asbesto é utilizado como componente principal em pelo menos 3000 produtos diferentes (por exemplo cimento de asbesto, cartão de asbesto, materiais de isolamento, travões, embraiagens, tecidos) e, como componente secundário, em muitos outros (por exemplo em talcos).
Os resíduos de asbesto têm de ser descarregados em terrenos especiais de descarte de materiais tóxicos e nocivos, com custos de armazenagem muito elevados, sem falar dos problemas ambientais envolvidos. É portanto claro que seria extremamente interessante reciclar tais resíduos, eliminando (ou pelo menos reduzindo drasticamente) os problemas relacionados com o seu descarte. 3. Descrição da figura A figura em anexo representa os espectros de XRD dos materiais de partida e dos compostos finais obtidos utilizando um difractómetro Siemens D-500, radiação Cu-ka, 35
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ΕΡ 0 696 560 / PT 2 kV, 40 mA em particular: 1- Espectro do material de partida moído em partículas tendo um diâmetro até 25 pm. 2 2- Espectro de uma amostra obtida por compressão do material de partida a 7 ton/m e calcinado a 1000°C durante 2 horas. 3- Espectro da mesma amostra calcinada de novo a 900°C durante 14 horas.
Na figura são utilizados os seguintes símbolos: .
Fo = forsterite - olivina En = piroxeno enstatítico CR = crisótilo 4. Descrição detalhada do invento
Verificou-se agora, e constitui um objecto do presente pedido, que é possível utilizar resíduos contendo asbesto num processo adequado para a preparação de materiais cerâmicos que possuem interesse tecnológico.
Os materiais de partida (consistindo em resíduos contendo asbesto), preparados de modo adequado e controlando a temperatura e o tempo de cristalização, são transformados cm produtos possuindo propriedades físicas e mineralógicas bem definidas.
Entre os resíduos contendo asbesto que podem ser utilizados no presente processo, os seguintes podem ser considerados como exemplos adequados: painéis de cartão de asbesto, painéis à prova de som em asbesto, painéis de fibrocimento, materiais de asbesto aplicados por pulverização, materiais para travões e embraiagens, tecidos de asbesto.
Os resíduos são primeiramente moídos; de modo a evitar a dispersão de fibras durante a moagem, é necessário moer os resíduos num ambiente húmido, na presença de água.
De acordo com os materiais cerâmicos finais desejados, a lama após moagem é imediatamente calcinada ou é deitada em moldes e comprimida nas formas desejadas. Após uma primeira fase de calcinação, pode ser realizado um recozimento.
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A dimensão das partículas é importante para a velocidade de transformação do asbesto nos material cerâmico desejado; geralmente, é processado de modo que possam ser obtidas partículas de 0,1-150 pm, de preferência mais pequenas do que 25 pm. A moldagem possível é realizada aplicando uma pressão de 200-7000 kg/cm . A pressão aplicada actua sobre a coesão das partículas, e portanto sobre a porosidade e densidade do produto final. Se o produto final tem de ser muito poroso, e portanto ter um baixo peso específico, são aplicadas preferivelmente baixas pressões (200-400 kg/cm ); pelo contrário, quando é desejado um.material pesado e pouco poroso, são aplicadas pressões mais elevadas (1000-7000 kg/cm1). Se está presente ferro nos resíduos tratados, a temperatura de fusão do material cerâmico obtido será reduzida; isto pode ser evitado por adição de carbono à mistura de partida, de modo a reduzir o ferro presente no material de partida a magnetite.
Também a possível presença de enxofre no material de partida pode produzir efeitos indesejados; o enxofre inorgânico pode ser eliminado através de diversas lavagens, a serem realizadas antes do passo de calcinação, ao passo que o enxofre ligado pode ser eliminado de acordo com processos conhecidos na arte. O passo de calcinação é realizado a uma temperatura de 700-1100°C (preferivelmente 950°C), utilizando fomos de mufla, preferivelmente cilíndricos, de modo a permitir um processo fluido. A temperatura de calcinação tem de ser superior a 650HC e inferior a 1300°C (a esta temperatura os componentes separam-se e fundem espontaneamente). O possível recozimento é realizado em fomos semelhantes a uma temperatura 200-300°C inferior à primeira; o tempo de recozimento é normalmente de 1-6 horas, contudo foi notado que um período de tempo maior (até 14 h) não modifica substancialmente o produto obtido (ver figura).
Os testes e a análise de difracção de raios-X realizados sobre as amostras obtidas mostram que o tratamento de calcinação às temperaturas indicadas provoca a transformação do crisótilo moído em forsterite e sílica, se acordo com a seguinte reacção 1 (3Mg0.2Si02) 3(2MgO.Si02) + Si02
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e que ocorre a seguinte reacção entre forsterite e sílica: 3(2Mg0.Si02) + Si02 2 (MgO. Si02) com a formação imediata de enstatite. O processo de calcinação envolve portanto a desidroxilação de crisótilo e a sua transformação em forsterite e, indirectamente, em enstatite, permitindo a obtenção de um produto com elevada porosidade e elevada temperatura de amaciamento; de acordo com estas características, o produto pode ser identificado como cerâmico. Operando como relatado anteriormente, os cristais de forsterite crescem orientados ao longo da direcção de alongamento dos cristais de crisótilo.
Esta característica é aumentada pela acção da pressão sobre os materiais que foram previamente moldados. A análise SEM (microscópio electrónico de exploração) mostra uma estrutura altamente maciça de material, mesmo após tratamento térmico. A compressão preventiva do material (no passo de moldagem) produz uma tendência para a clivagem ao longo de planos paralelos, que é mantida também após a calcinação e a seguinte recristalização do material fundido, isto de acordo com uma iso-orienlaçâo dos cristais formados de forsterite e enstatite
Uma tal tendência para a clivagem não aparece se a lama obtida do passo de moagem for calcinada e a seguir comprimida. O material assim obtido exibe anisotropias mecânicas marcadas. A compressão confere ao material obtido uma anisotropia mecânica, perpendicularmente à orientação dos cristais, enquanto que o mesmo material, quando não comprimido exibe orientação aleatória. O tempo de recozimento é de 1-5 horas. Uma característica interessante é proporcionada pela possibilidade de dirigir a qualidade do material final, através da modificação do tempo de cristalização; é possível, variando o tempo de cristalização após o recozimento, modificar a percentagem de enstatite. O cerâmico obtido tendo uma percentagem elevada de enstatite pode ser utilizado como dieléctrico, possuindo um factor de potência muito baixo e uma resistência dieléctrica superior a 15 kV/m, ou como isolante e suporte para temperaturas elevadas.
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Os cerâmicos tendo uma percentagem elevada de forsterite são normalmente aplicados em circuitos de microondas e em aplicações particulares em que são requeridos elevados coeficientes de expansão térmica, de modo a fazer frente aos dos vários metais. Considerando os estudos e pesquisas de novos materiais no campo dos cerâmicos, a utilização de resíduos de asbesto é uma alternativa económica e importante aos materiais tradicionais. 4. Descrição da figura A figura em anexo representa os espectros de XRD dos materiais de partida e dos compostos finais obtidos utilizando um diffactómetro Siemens D-500, radiação Cu-ka, 35 kV, 40 mA em particular: 1 - Espectro do material de partida moído em partículas tendo um diâmetro até 25 pm. 2- Espectro de uma amostra obtida por compressão do material de partida a 7 ton/m2 e calcinado a 1000°C durante 2 horas. 3- Espectro da mesma amostra calcinada de novo a 900°C durante 14 horas.
Na figura são utilizados os seguintes símbolos:
Fo = forsterite - olivina
En = piroxeno enstatítico CR = crisótilo
Exemplo O material de partida é um painel de cartão de asbesto, em que a percentagem de crisótilo é superior a 60% e o resto é feito de fibras orgânicas e materiais aglutinantes. A amostra de resíduo (100 gr) é partida em pequenos pedaços num almofariz e moída num moinho de esferas na presença de água (10% em peso). A moagem é realizada durante 120 segundos, originando partículas tendo granulometria D80 = 20,62 pm. A lama é seca até ser obtida uma redução de 20% do seu peso, e comprimida a 350 kg/cm2; depois, o material é calcinado a 1000°C durante 2 horas e recozido a 900°C durante 6 horas. 6 84 802
ΕΡ 0 696 560 / PT A densidade e porosidade finais do material obtido são: d = 3,192 g/cm3 n = 6,9% O material final apresenta uma cor clara cinzento-verde e uma subdivisão lamelar típica.
Numa inspecção com microscópio electrónico, a estrutura aparece formada por fases cristalinas, alinhadas para formar pseudo-fibras de olivina e clinoenstatite.
Lisboa, -3. m. 2860
Por CONS1GLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE - O AGENTE OFICIAL -
adjunto
O EMG.® ANTÓNIO JOÃÓ BÂ CUNHA FERREJRA Ag. Of. Pr. Ind.
Rua das Flores, 74 - 4.· 1 E □ O LISBOA
Claims (4)
- 84 802 ΕΡ 0 696 560 / PT 1/1 REIVINDICAÇÕES 1 - Processo para a preparação de materiais cerâmicos utilizando resíduos contendo asbesto, em que os resíduos contendo asbesto são moídos na presença de água até uma dimensão de partícula de 0,1-150 pm, e a lama assim obtida é comprimida a 200-7000 kg/cm , a seguir calcinada a uma temperatura de 700-1100°C e subsequentemente recozida a uma temperatura '200-300°C ou 100°C inferior à temperatura de calcinação, durante um tempo de 1-6 h.
- 2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, em que a dimensão das partículas é inferior a 25 pm.
- 3 - Produtos cerâmicos obtidos de acordo com o processo da reivindicação 1, possuindo marcada anisotropia mecânica.
- 4 - Produtos cerâmicos obtidos de acordo com o processo da reivindicação 1, possuindo resistência dieléctrica de pelo menos 15 kV/cm. Lisboa, -5. m £000 Por CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE - O AGENTE OFICIAL -
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